Метаструктуры для гигантского усиления рамановского рассеяния света в ближней ИК-области спектра

Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2020. Т. 112. № 1. С. 38–44.

Кукушкин В. И., Кирпичев В. Е., Морозова Е. Н., Соловьев В. В., Федотова Я. В., Кукушкин И. В.

Исследованы свойства периодических диэлектрических структур, покрытых толстым слоем металла, которые позволяют усиливать сигнал неупругого рассеяния света более чем на восемь порядков при длине волны лазерного возбуждения 1064 нм. Показано, что гигантское резонансное усиление рамановского сигнала в ближней инфракрасной области спектра, помимо дополнительно усиленного плазменного резонанса, обеспечивается также геометрическим резонансом между размерами диэлектрической структуры и длиной волны лазерного излучения. Изучена зависимость коэффициента усиления рамановского рассеяния света от высоты столбиков в периодических диэлектрических структурах, а также зависимость усиления от толщины слоя металлического покрытия. Обнаружены новые резонансные моды, для которых высота диэлектрических столбиков равна 1/4, 1/2 и 3/4 длины волны лазерного излучения. Показано, что в ближней инфракрасной области спектра могут быть достигнуты рекордно большие коэффициенты усиления рамановского рассеяния света, что связано также с высокой добротностью плазменных волн в металлах при этих частотах.

Ключевые слова: наноплазмоника и нанофотоника